包邮半导体工艺可靠性

译者序第1部分概述第1章引言31.1背景31.2工艺可靠性项41.2.1FEOL41.2.2BEOL61.3工艺相关的可靠性81.4可靠性评估方法91.5本书的组织结构10参考文献11第2章器件物理基础142.1基本材料特性介绍142.1.1导体、半导体和绝缘体14译者序第1部分概述第1章引言31.1背景31.2工艺可靠性项41.2.1FEOL41.2.2BEOL61.3工艺相关的可靠性81.4可靠性评估方法91.5本书的组织结构10参考文献11第2章器件物理基础142.1基本材料特性介绍142.1.1导体、半导体和绝缘体142.1.2电子和空穴能量162.1.3半导体中的碰撞与能量交换172.2PN结182.2.1PN结能带182.2.2PN结偏置192.2.3结电容202.3金属-氧化物-半导体电容的物理基础212.3.1金属-氧化物-半导体电容的能带212.3.2金属-氧化物-半导体电容的电容-电压曲线232.4金属-氧化物-半导体场效应晶体管物理特性242.4.1金属-氧化物-半导体场效应晶体管的电流-电压特性242.4.2长沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的Vt272.4.3金属-氧化物-半导体场效应晶体管中的电容272.5金属-氧化物-半导体场效应晶体管的二阶效应292.5.1短沟道效应292.5.2宽度效应302.5.3栅致漏极泄漏电流312.5.4硼渗透322.5.5衬底偏置的影响332.6界面陷阱和氧化层陷阱33参考文献36第3章金属-氧化物-半导体制造工艺流程373.1前道工艺373.2Cu双大马士革后端工艺42参考文献46第4章可用于器件可靠性表征的测量484.1电容-电压测量484.2直流电流-电压494.2.1从直流电流-电压测量中提取界面陷阱524.2.2从直流电流-电压测量中提取氧化层陷阱544.3栅控二极管方法554.4电荷泵测量574.5用于界面和氧化层陷阱分离的中间带隙测量604.6载流子分离测量614.7电流-电压特性62参考文献63第2部分前道工艺(FEOL)第5章热载流子注入675.1*大沟道电场695.2HCI的物理机制715.2.1电场驱动的CHC机制715.2.2能量驱动的沟道-热载流子机制：电子-电子散射735.2.3多重振动激发机制745.2.4NMOS热载流子注入机理/模型755.2.5PMOS热载流子注入机理/模型765.3热载流子注入表征方法775.3.1监控的器件参数775.3.2热载流子注入退化模型785.3.3寿命外推805.4对热载流子注入屏蔽效应的表征825.5热载流子注入退化饱和835.6温度对热载流子注入的影响845.7体偏置对热载流子注入的影响855.8结构对热载流子注入的影响855.8.1沟道宽度对热载流子注入的影响855.8.2沟道长度对热载流子注入的影响895.8.3补偿侧墙对热载流子注入的影响915.8.4栅极边缘与浅沟槽隔离边缘间距的影响945.9工艺对热载流子注入性能的影响955.9.1漏区工程955.9.2栅极氧化层的鲁棒性965.10热载流子注入认定实践100参考文献101第6章栅极氧化层完整性和时间相关的介质击穿1086.1金属-氧化物-半导体结构的隧穿1086.1.1栅极泄漏隧穿机制1086.1.2依赖极性的Qbd和Tbd1146.1.3栅极泄漏电流与Vbd/Tbd的关系1176.2栅极氧化层介质击穿机理1206.2.1本征与非本征击穿1206.2.2随时间变化的介质击穿1226.2.3Vbd与Tbd的相关性1236.2.4缺陷产生模型1246.2.5软击穿1296.3应力诱导的泄漏电流1316.4栅极氧化层完整性测试结构和失效分析1326.4.1体结构1326.4.2多晶硅边缘密集结构1326.4.3浅沟槽-隔离-边缘密集结构1336.4.4浅沟槽隔离拐角密集结构1346.4.5栅极氧化层完整性失效分析1356.5栅极氧化层时间相关介质击穿模型，寿命外推法1356.5.1Weibull分布1356.5.2活化能1356.5.31/E模型、E模型、V模型和幂律模型1366.5.4面积按比例变化1406.6工艺对栅极氧化层完整性和时间变化的介质击穿改进的影响1406.6.1氧化层厚度的影响1406.6.2氮化的影响1406.6.3氢/D2的影响1426.6.4金属污染1436.6.5多晶硅晶粒结构的影响1446.6.6多晶硅剖面的影响(多晶硅基脚)1456.6.7栅极氧化层预清洗和刻蚀的影响1456.6.8牺牲氧化后退火环境的影响1456.6.9无牺牲氧化层效应1486.6.10光刻胶附着力的影响1506.6.11铟注入的影响1516.6.12幂律模型指数的工艺因子1516.7工艺认定实践155参考文献156第7章负偏置温度不稳定性1627.1负偏置温度不稳定性退化机制1647.1.1反应-扩散模型1647.1.2恢复1677.1.3退化饱和机理1687.2退化时间指数n，活化能Ea，电压/电场加速因子γ1717.2.1退化时间指数n1717.2.2活化能(Ea)1727.2.3电压/电场加速因子γ1737.3表征方法1747.3.1时延(恢复)对表征的影响1757.3.2应力-电压和应力-时间影响1777.3.3不间断应力方法1797.3.4体偏置对负偏置温度不稳定性的影响1837.4为什么反型的PMOS*差1867.5结构对负偏置温度不稳定性的影响1887.5.1沟道长度依赖性1897.5.2沟道宽度依赖性1917.5.3栅极氧化层厚度相关性1927.6工艺对负偏置温度不稳定性的影响1947.6.1氮及其分布1947.6.2氟掺入1977.6.3栅极氧化层和Si-SiO2界面质量1987.6.4H2/D2退火1997.6.5后道工艺1997.6.6等离子体诱导损伤的影响2007.6.7硼渗透2007.6.8接触刻蚀截止层的效果2007.6.9Si衬底取向的影响2017.7动态负偏置温度不稳定性2027.8工艺认定实践202参考文献204第8章等离子体诱导损伤2128.1引言2128.2等离子体诱导损伤机制2148.2.1等离子体密度2148.2.2晶圆上等离子